机电控制工程基础-期末复习资料及参考答案).docx

机电控制工程基础课程复习资料及参考答案适用类别：电大成人脱产、成人业余一、选择题:1.作为控制系统，一般（）AA.开环不振荡B.闭环不振荡C.开环一定振荡D.闭环一定振荡3.4.A.最优控制B.系统辩识反应控制系统是指系统中有（A.惯性环节B.反应回路C.系统校正C.积分环节开环系统与闭环系统最本质的区别是（D.自适应控制D. PID调节器2.当系统的输入和输出时，求系统结构与参数的问题，称为（A.开环系统的输出对系统无控制作用，闭环系统的输出对系统有控制作用B.开环系统的输入对系统无控制作用，闭环系统的输入对系统有控制作用C.开环系统不一定有反应回路,C.开环系统不一定有反应回路,闭环系统有反应回路D.开环系统不一定有反应回路,D.开环系统不一定有反应回路,闭环系统也不一定有反应回路5.5.假设 f- sin5(/-2),那么 L"(t)二(6.7.A.+ 25L t1 2 *e-2t =(假设F（沪岛A. 4B.B.Si'? + 251a(s+a)C.C.se2 sd + 25D.5/s? + 25(s + 2)3D.，那么 Limf(t)=(1-0B. 2C. 0D. 88.以下函数既可用初值定理求其初始值又可用终值定理求其终值的为（5A.s2 + 25B.s +161D.s + 29.线性系统与非线性系统的根本区别在于（A.线性系统微分方程的系数为常数，而非线性系统微分方程的系数为时变函数B.线性系统只有一个外加输入，而非线性系统有多个外加输入C.线性系统满足迭加原理，非线性系统不满足迭加原理D.线性系统在实际系统中普遍存在，而非线性系统在实际中存在较少.某系统的微分方程为5无+ 2无sin3=yQ),它是(D.非线性时变系统A.线性时变系统 B.线性定常系统C.非线性系统.某环节的传递函数为G(s) =仆+ 1,它是()CA.积分环节B.微分环节C. 一阶积分环节D. 一阶微分环节10 .下面因素中，与系统稳态误差无关的是()DA.系统的类型B.开环增益 C.输入信号A.系统的类型B.开环增益 C.输入信号D.开环传递函数中的时间常数11 .系统方框图如图示，那么该系统的开环传递函数为(10A.5s+l10A.5s+lB. 2s14 .图示系统的传递函数为(1()50s+lCG)20sD.5s+lA. B. C. (L + R)C/+1(L + R)Cs + LCs2+RCs + L + RC?+l15 .二阶系统的极点分别为即=-05,S2=4,系统增益为5,那么其传递函数为()B22510A. B. C. D.(s - 05)(s -4)(s + 0.5)(s + 4) (s + 0.5)(s + 4) (s + 05)(s + 4)16 .二阶系统的传递函数为6。)=，其无阻尼固有频率3n是()B4s2 +S + 100A. 10B.5C. 2.5D. 25机电控制工程基础复习资料17.系统的传递函数为F，那么系统的开环增益以及型次为()A? (O.k+ 1)(55+ 4)A. 25, II 型 B. 100, II 型 C. 100, I 型 D.25, 0 型18,设单位反应系统的开环传递函数为G(s) =，那么系统稳定时的开环增益Ks(s + l)(s + 2)值的范围是()DA. 0<K<2 B. K>6 C. 1 <K<2 D. 0<K<6.利用奶奎斯特稳定性判据判断系统的稳定性时，Z=P-N中的Z表示意义为()DA.开环传递函数零点在S左半平面的个数B.开环传递函数零点在S右半平面的个数C闭环传递函数零点在S右半平面的个数D.闭环特征方程的根在S右半平面的个数.假设要增大系统的稳定裕量，又不能降低系统的响应速度和精度，通常可以采用()CA.相位滞后校正 B.提高增益 C.相位超前校正 D.顺馈校正二、填空题：1 .系统的传递函数为G(s) =,那么系统的幅频特性为。5(1 + 0.55)、，1。+疗A(二/、g/1 + 0.5 疗2 .对于最小相位系统而言，系统的相对稳定性是指，相位裕量丫和幅值裕量Kg都应该。 大于零.对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：稳定性、和 o快速性准确性. 4表示了系统的，勿、。及寿表征了系统的 o相对稳定性灵敏性.传递函数表示系统,与外界输入无关。本身的动态特性.假设二阶系统的无阻尼振荡频率为口，当系统发生阻尼振荡时，其振荡频率为 o第3页共9页“=.判别系统稳定性的出发点是系统特征方程的根必须为,即系统的特 征根必须全部在 是系统稳定的充要条件。负实根或负实部的复数根复平面的左半平面.频率响应是系统对 输入的稳态响应。正弦.频率特性包括 和 两种特性。幅频相频.某环节的传递函数为G(s)=e<s,它是 环节延时.校正元件的作用是改善系统的 性能。控制.闭环环控制系统的基本工作原理是不断地 偏差并 偏差。检测纠正.当系统的传递函数G(s) = 里时，其极点为。5 + 1S=-l14 .开环传递函数等于 通道的传递函数和 通道的传递函数的乘积。前向 反应.在伯德图上，幅值裕量表示为当系统和相频特性曲线到达 时幅值距零分贝线的距离。-180°.极坐标图(Nyquist图)与对数坐标图(Bode图)之间对应关系为：极坐标图上的单位 圆对应于Bode图上的 线；极坐标图上的负实轴对应于Bode图上的 线。机电控制工程基础复习资料0分贝 -180°.二阶系统在阶跃信号作用下，其调整时间乙与阻尼比、和 有关。误差带无阻尼固有频率.二阶系统的单位响应中，当阻尼比为零时，其振荡特性为 o等幅振荡. 一个闭环系统的开环传递函数为G(s)"(s) =，如果该系统稳定，那么Ks(s + l)(2s + l)的取值范围为。0<K< 1.5K15 .前向通道传递函数为G(s) = ，反应为单位负反应的闭环系统，使其系统稳定的临 5-1界K值为 o1三、简答题：1 .什么是稳态误差，并分析其与系统结构(类型)的关系。答：控制系统的希望输出与实际输出之差；系统的结构不同，产生稳态误差不同(或系 统的类别越高，误差越小).什么是频率响应？答：系统对正弦信号或谐波信号的稳态响应.什么是线性系统？答：组成系统元件的特性均是线性的(3分)，其输入输出关系都能用线性微分方程描 述。2 .典型二阶系统(当0<&vlY=0Y 21时)在单位阶跃输入信号作用下的输出响应的特 性是什么？(注：或用图示法说明也可)答:第5页共9页答案一：(1)0<&<1时，输出响应为衰减振荡过程，稳态值为1；(2) & =0时，为不衰减振荡过程;(3苣21时，为非周期过程。答案二：5.简述相位裕量y的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。答：定义：是开环频率特性幅值为1时对负实轴的相位差值。即从原点到奈氏图与单位圆交 点的连线与负实轴的夹角。计算公式：y = 180。+ <p(cDc)在极坐标下表示为:在极坐标下表示为:6,各系统的零点(。)、极点(x)分布分别如下图，请问各个系统是否有非主导极点,假设有请在图上标出。答:无非主导极点;非主导极点;非主导极点机电控制工程基础复习资料K.系统开环传递函数G(s) =，其中K为开环增益，T为时间常数。试问:当r(t) = t时，要减小系统稳态误差ess应调整哪个参数，为什么？当r( t) = t 口寸，系统稳态误差e =一 “K. K因此要减小ess，只有增大开环增益K (而与T无关)7 .简述相位裕量K&的定义、计算公式，并在极坐标上表示出来。答：在奈奎斯特图上，奈奎斯特图与负实轴交点处幅值的倒数，称幅值裕量Kg。计算公式：K =!A7/ 八 T T / 八 在极坐标上表示为:Ke(co)Ke(co)第7页共9页四、计算题:21 .设系统的闭环传递函数为G(s>-处-，试求最大超调量。p=9.6 %、峰值S- +213nS + C0：时间tp=0.2秒时的闭环传递函数的参数f和3n的值。解： */ Op=e* X 100%=9.6%，f = 0.6/1 - 兀一 P兀3.14/.以= /=1= 19. 6 rad/s系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数也。R(s)系统方框图如下，试画出其信号流图，并求出传递函数也。R(s)C(s)解：信号流图如下:川 Ig?应用梅森公式求传递函数：P 尸 G3G2, P2=G02 Li=-G2Hi, l2=-g1g2h2C(s)=G3G2 +G1G2R(s) - 1 + G?H, +G,G?H?411 乙 乙机电控制工程基础复习资料3.试判断具有下述传递函数的系统是否稳定，其中G(s)为系统的前向通道传递函数,HG)为系统的反应通道传递函数：G(s) =!, 6) = 10。s(s + l)(s + 3)系统特征方程：l + G(s)H(s) = 0s3 + 4s2 + 3s + 10 = 0解：(1)(2)13410S10.50sP10(3)由劳斯稳定性判据：第一列元素全大于零，故系统稳定。第9页共9页1C.s- 2